control biológico - wur

Colección Nuevo Conocimiento Agropecuario

Alba Marina CotesEditora

Volumen 2. Aplicaciones y perspectivas

Control biológicode fitopatógenos, insectos y ácaros

Control biológicode fitopatógenos, insectos y ácaros

Colección Nuevo Conocimiento Agropecuario

Alba Marina CotesEditora

Mosquera, Colombia 2018

Aplicaciones y perspectivas

Volumen 2

Tabla de contenido

Los autores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Volumen 1

Introducción

El concepto de control biológico y sus premisas fundamentales

The concept of biological control and its fundamental premises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Sección I

Control biológico de enfermedades vegetales

Capítulo 1

Control biológico de patógenos foliares

Biological control of foliar pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Capítulo 2

Control biológico de fitopatógenos del suelo

Biological control of soil-borne phytopathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Capítulo 3

Control biológico de patógenos en poscosecha

Biological control of postharvest pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Capítulo 4

Estudios del microbioma y su aplicación en el control biológico de fitopatógenos

Microbiome studies in the biological control of plant pathogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros / Alba Marina Cotes (Editora) -- Mosquera, (Colombia) : AGROSAVIA, 2018.

2 v. (Volumen 2: Aplicaciones y perspectivas - 512 páginas) (Colección Nuevo Conocimiento Agropecuario)Incluye referencias bibliográficas, ilustraciones y datos numéricosISBN Obra completa(e): 978-958-740-252-0ISBN Volumen 2(e): 978-958-740-254-4

1. Control biológico 2. Métodos de control 3. Bioplaguicidas 4. Epidemiología 5. Adaptación al cambioclimático I. Cotes, Alba Marina (Editora).

Palabras clave normalizadas según Tesauro Multilingüe de Agricultura AgrovocCatalogación en la publicación – Biblioteca Agropecuaria de Colombia

Centro de Investigación Tibaitatá. Kilómetro 14 vía Mosquera-Bogotá. Código postal 250047, Colombia

Centro de Investigación Palmira. Diagonal a la intersección de la carrera 36A con calle 23 Palmira, Valle del Cauca. Código postal 763533, Colombia

Centro de Investigación La Libertad. Kilómetro 91, vía Puerto López-Puerto Gaitán, Meta. Código postal 502007, Colombia

Centro de Investigación Caribia. 65 km al sur de la capital de Santa Marta, Sevilla, Zona Bananera, Magdalena. Código postal 478020, Colombia

Centro de Investigación El Mira. Kilómetro 38, vía Tumaco-Pasto, Nariño. Código postal 528501, Colombia

Colección: Nuevo Conocimiento Agropecuario

Fecha de recepción: 07 de noviembre de 2017

Fecha de evaluación: 27 de noviembre de 2017

Fecha de aceptación: 23 de abril de 2018

Publicado octubre de 2018

Preparación editorial

Editorial agrosavia

[email protected]

Editora científica: Alba Marina Cotes

Editora de contenidos: Liliana Gaona García

Asistentes editoriales: Víctor Camilo Pulido Blanco y Christian David Vargas Baquero

Corrección de estilo: Luz Ángela Uscátegui Cuellar, Jorge Enrique Beltrán Vargas, Edwin Daniel Algarra Suárez, Luisa Fernanda Espina Rodríguez

Realización gráfica: María Cristina Rueda Traslaviña, Wilson Martínez Montoya y Claudia Patricia Castiblanco

Citación sugerida: Cotes A. M. (Ed.). (2018). Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros (Vol. 2). Mosquera, Colombia: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (agrosavia).

Cláusula de responsabilidad: agrosavia no es responsable de las opiniones e información recogidas en el presente texto. Los autores asumen de manera exclusiva y plena toda responsabilidad sobre su contenido, ya sea este propio o de terceros, declarando en este último supuesto que cuentan con la debida autorización de terceros para su publicación; igualmente, declaran que no existe conflicto de interés alguno en relación con los resultados de la investigación propiedad de tales terceros. En consecuencia, los autores serán responsables civil, administrativa o penalmente, frente a cualquier reclamo o demanda por parte de terceros relativa a los derechos de autor u otros derechos que se hubieran vulnerado como resultado de su contribución.

Nota aclaratoria: A partir de mayo de 2018, la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria cambió su acrónimo Corpoica por agrosavia

Línea de atención al cliente: 018000121515

[email protected]

www.corpoica.org.co

https://co.creativecommons.org/?page_id=13

Contenido

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .598

Diseño conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .598

Descubrimiento de agentes de control biológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .600

Aislamiento y conservación de microorganismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .600

Identificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .601

Análisis de riesgo preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .601

Caracterización ecofisiológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .601

Modos de acción preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602

Prueba de concepto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602

Actividad biocontroladora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602

Ensayos in vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .603

Bioensayos in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .603

Tipos de bioensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .603

Requerimientos para el desarrollo de bioensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .608

Ensayos preliminares de producción masiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .608

Modos de acción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .608

Efecto preliminar en organismos que no son plagas objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .609

Casos de estudio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .609

Algunos desarrollos en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .609

Biocomes: consorcio para el desarrollo de nuevos bioplaguicidas en Europa . . . . . .617

Definición del valor de la tecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .619

Fase 1 . Diseño de producto orientado hacia el mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .619

Fase 2 . Factores del negocio: propuesta de valor para el cliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .620

Fase 3 . Estrategia de mercadeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .621

Fase 4 . Entrada de negocios: entrega de valor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .622

Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .623

Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .623

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .624

Capítulo 11

Diseño conceptual, selección y prueba de concepto de microorganismos biocontroladores

Chapter 11

Conceptual design, selection and proof of concept of biological control microorganisms

Alba Marina Cotes,1 Xavier Fargetton,1 Jürgen Köhl2

1 Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (agrosavia)

2 Wageningen Plant Research, Países Bajos

Alba Marina Cotes, Xavier Fargetton, Jürgen Köhl596

Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros

Capítulo 11. Diseño conceptual, selección y prueba de concepto de microorganismos biocontroladores 597

Abstract

The final objective of the development of a biocontrol product is its commercialization and use by growers . The complex process of developing and bringing the final product to the market must be managed in a clearly structured way . An interdisciplinary team should integrate the entire chain from basic research and development to commercialization . It is quite important that end-users of the future biocontrol product are involved in the center of the innovation process, starting with the conception of a new project of research, in which the conceptual design of the potential product is defined, followed by the proof of concept and finalized with the development of the biopesticide product . Knowing the targeted customers, understanding their current practices, and identifying the existing and future competitive technologies provide the development team with solid guidelines to focus its research and development program on product features that have the potential to deliver the highest added value to the end-users of the technology . For the development of a new biopesticide high numbers of candidate biocontrol microorganisms have to be evaluated in screening programs, but selection of biocontrol agents for commercial use have to fulfill many different requirements . Besides being active biocontrol agents against the specific targeted plant pathogen or pest insect, they must be safe, suitable for registration and cost effective . In early steps important criteria besides efficacy are potential market size, ecological characteristics, and preliminary production ability in low cost media, potential safety and environmental risks, as well as possibilities for protection of intellectual property rights . The proposed stepwise screening system aiming at commercial use of microbial biopesticides depends on results of fundamental and applied research on biological control . All these evaluations need to be driven by an interdisciplinary and highly motivated team which includes both scientists with different specialties and experts in economics and marketing with industrial know-how .

Keywords

Added value, biological control, biopesticide, market, product development

Resumen

El objetivo final de un producto de biocontrol es su comercialización y uso por parte de los agricultores . El desarrollo y la puesta en el mercado de un nuevo producto es un proceso complejo que debe ser manejado de forma estructurada; en este proceso, los desarrolladores de bioplaguicidas deben integrar toda la cadena, desde la investigación básica y el desarrollo del producto hasta su comercialización . Es muy importante que los usuarios finales del futuro producto de biocontrol se encuentren en el centro del proceso de innovación, y con ese fin deben incluirse desde la concepción de la idea de un nuevo proyecto de investigación —en la que se hace el desarrollo conceptual del producto potencial—, durante la prueba de concepto, hasta el desarrollo del bioplaguicida . Conocer a los clientes objetivo, comprender sus prácticas actuales e identificar las tecnologías competitivas existentes y futuras proporciona al equipo de desarrollo pautas sólidas para enfocar su programa de investigación y desarrollo en las características del producto que tengan el potencial para entregar el mayor valor agregado a los usuarios finales de la tecnología . En el desarrollo de un nuevo bioplaguicida, es necesario evaluar un gran número de microorganismos candidatos para el control biológico en los programas de cribado (screening), pero la selección de agentes de control biológico para uso comercial debe cumplir muchos requisitos diferentes . Además de ser agentes activos contra un fitopatógeno específico o un insecto plaga, deben ser seguros, adecuados para el registro y rentables . En etapas tempranas, además de la eficacia, se deben considerar criterios importantes como el tamaño del mercado potencial, las características ecológicas del microorganismo, su capacidad preliminar de producción masiva en medios de bajo costo, los riesgos potenciales para usuarios y el medioambiente, así como las posibilidades de protección de los derechos de propiedad intelectual . El sistema de screening por etapas propuesto tiene como objetivo el uso comercial de los bioplaguicidas microbianos, el cual depende de los resultados de la investigación tanto fundamental como aplicada en el control biológico . Todas estas evaluaciones deben ser desarrolladas por un equipo interdisciplinario y altamente motivado, que incluya tanto a científicos con diferentes especialidades como a expertos en economía y mercadeo con experiencia industrial .

Palabras clave

Bioplaguicida, control biológico, desarrollo de producto, mercado, valor agregado




Figura 11.1. Fases para el desarrollo de un bioplaguicida microbiano .

Fuente: Elaboración propia

Cultivo, impacto de la enfermedad o del insecto plaga, características de las mejores opciones disponibles y sus limitaciones, patentes y condiciones del mercado.

Características básicas del bioplaguicida propuesto

Fase 1: prueba de concepto

Cepas: aislamiento, conservación e identificación.Minería de datos (toxicología, ecotoxicología,

micotoxinas, modos de acción, resistencia y efecto en organismos benéficos).

Caracterización ecofisiológica, actividad biocontroladora y producción masiva preliminar.

Perfil del bioplaguicida

Segmentación del mercado, panorama competitivo, diseño del producto impulsado

por el mercado, vigilancia tecnológica y metodología Quick Look.

Propuesta de valor

Fase 2: desarrollo

Caracterización del principio activo, diseño del medio de cultivo, preformulación, formulación,

compatibilidad con agroquímicos, modos de acción, eficacia en condiciones controladas

(formas y frecuencias de aplicación, concentración mínima efectiva) y efecto en los

organismos benéficos utilizados en programas de manejo integrado de plagas (MIP).

Prototipo del producto

Elementos de valor, segmentos objetivo, potencial de mercado y costos de producción

y de aplicación (versión preliminar).

Ecuación de valor

Fase 3: escalamiento piloto

Optimización de operaciones unitarias, escalamiento piloto, eficacia en condiciones

controladas y en campo (validación de formas y frecuencias de aplicación y concentración

mínima efectiva) e inclusión en programas MIP.

Producto listo para escalamiento industrial

Modelos financieros, estrategias de negocios, demostración de valor y costos de

producción y de aplicación.

Validación de la ecuación de valor

Fase 4: registro y prelanzamiento

Pruebas de eficacia, registro y producción comercial.

Bioplaguicida escalado a nivel industrial

Producto en el mercado

Plan de lanzamiento, posición, promoción, precio y canal.

Entrega del valor

Diseño conceptual

Introducción

Lograr que un microorganismo sea elegible para el desarrollo de un bioplaguicida implica esfuerzos conjuntos de un equipo interdisciplinario en el que participen expertos científicos, tanto en ciencias básicas como aplicadas, así como en economía y mercadeo, con experiencia (know-how) industrial .

Todos ellos trabajan en cuatro fases, que van desde el descubrimiento de un microorganismo con potencial biocontrolador; la obtención de un prototipo de producto; la generación de un producto optimizado, listo para su escalamiento industrial, hasta la ubicación del bioplaguicida en el mercado . Estas etapas incluyen: 1) diseño conceptual, 2) prueba de concepto, 3) desarrollo, 4) escalamiento y 5) registro y transferencia de la tecnología (figura 11 .1) .

En dichas fases es necesario el trabajo en equipo de expertos en fitopatología o entomología (según el ca-so), microbiología, agronomía, biología, biotecnología

industrial, biología molecular, análisis de riesgo en toxicología humana y ambiental, ingeniería bioquímica, química farmacéutica, economía y mercadeo con experiencia industrial .

La selección de un microorganismo apto para el desarrollo de un bioplaguicida requiere estudios básicos y aplicados, que le den fundamento al desarrollo del producto, por lo que, antes de iniciar este proceso, se deben definir varios aspectos científicos, tecnológicos y de mercado que constituyen requisitos para lograr perfeccionarlo y posicionarlo .

Varios autores han propuesto las diferentes etapas que se deben considerar en el desarrollo de agentes de control biológico como bioplaguicidas, así como las oportunidades actuales para su inclusión en el mercado (Köhl, Postma, Nicot, Ruocco, & Blum, 2011; Van Lenteren, Bolckmans, Köhl, Ravensberg, & Urbaneja, 2017) .

Diseño conceptual

Es la etapa en la que se concibe la idea de investigación, se analizan las demandas y necesidades del desarrollo del proyecto y se establecen las prioridades y las oportunidades para un nuevo bioplaguicida .

Para definir si se justifica hacer un nuevo desarrollo, un paso indispensable en la decisión del inicio del proceso de selección de biocontroladores es el estudio del cultivo, su importancia y las posibilidades de crecimiento, así como sus costos de producción y cómo inciden en ellos las alternativas tecnológicas disponibles .

Respecto a estas, y en particular para las mejores opciones de manejo disponibles, es necesario analizar sus beneficios y sus limitaciones, con el fin de que el producto que se pretende desarrollar tenga elementos de diferenciación frente a los ya existentes .

Otro aspecto importante es el impacto de la enfer-medad o del insecto plaga en este o en otros cultivos

potenciales, así como las condiciones del mercado . En este último aspecto, se requiere precisar su tamaño, el espectro de cultivos en el que el agente de biocontrol podría usarse, el espectro de plagas que ha podido afectar y la consistencia de su efecto biocontrolador en condiciones de campo .

Además, se deben tener en cuenta aspectos tecno-lógicos, que incluyen las opciones de fermentación y de formulación, para que el producto sea fácil de aplicar y que preferiblemente no requiera cadena de frío para su transporte y almacenamiento . Esto es pertinente cuando se pretende hacer el nuevo desarrollo con microrganismos ya reportados por su actividad biocontroladora .

Por otra parte, un componente importante en el éxito de la tecnología que se pretende desarrollar es que no haya protecciones de propiedad intelectual que limiten su transferencia .




que incluye el mantenimiento en nitrógeno líquido (-196 °C) o la conservación a temperaturas inferiores a -70 °C, y 2) las técnicas de secado, que comprenden liofilización (freeze-drying), secado por centrifugación (spin freeze-drying) y secado en líquido (liquid-drying) .

Antes de su conservación, es necesario tener en cuenta el medio de cultivo en el que el microorganismo debe producirse . Durante el proceso de conservación se deben considerar la temperatura de congelamiento o de desecación (según el caso), los agentes de protección que se le adicionan (Hubálek, 2003) y las condiciones de rehidratación y cultivo para su reactivación (Morgan, Herman, White, & Vesey, 2006) .

Identificación

Todos los candidatos se identifican en lo que se refiere al género o la especie, con base en secuencias de adn . La información generada de esta forma debe confrontarse con información morfológica, documentando todas las imágenes macroscópicas y microscópicas obtenidas en bases de datos .

En términos generales, las bacterias se identifican por secuenciación de las regiones 16S del ARNr (ribosomal) (Suhandono, Kusumawardhani, & Aditiawati, 2016), mientras que la identificación de los hongos se suele hacer mediante la secuenciación de genes ribosomales, como ARNr 18S, y de sus espaciadores internos transcritos its (internal transcribed spacer) u otras regiones variables dentro de los genes conservados (Hadziavdic et al ., 2014) . En esta etapa, se deben excluir o tratar de forma diferencial las especies que ya están protegidas por patentes a nivel internacional .

Análisis de riesgo preliminar

A pesar de los altos costos que implica la identificación de microorganismos, es posible tener una idea sobre los riesgos potenciales de un biocontrolador mediante el uso de la minería de datos, analizando los riesgos toxicológicos o ambientales reportados para estas especies . De ese modo se pueden seleccionar especies con un riesgo bajo o inexistente y reducir el número

de especies, lo cual a su vez evitará costos innecesarios relacionados con la evaluación de muchos aislamientos en bioensayos .

Mediante el análisis de información con base en datos médicos y microbiológicos (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen [dsmz], 2017), y considerando regulaciones (Environmental Protection Agency [epa], 2017; Parlamento Europeo, & Consejo de la Unión Europea, 2009), se determinan los riesgos potenciales de patogenicidad humana, alergenicidad y toxicidad (Brimner, & Boland, 2003), con el fin de excluir especies consideradas sospechosas por sus registros en la literatura médica .

Así mismo, consultando la información científica disponible, se establecen los riesgos de microorganismos que han sido reportados como patógenos de plantas, que presentan fitotoxicidad, que producen micotoxinas o que generan riesgos medioambientales . Si se advierten riesgos potenciales para los seres humanos, los cultivos, los animales o el ambiente, el microorganismo no se debe seleccionar para continuar con las siguientes etapas de desarrollo, ya que los costos de registro del producto serían excesivos y podría no obtenerse .

Caracterización ecofisiológica

Para lograr el éxito del control biológico, es importante caracterizar tanto el sitio donde se llevará a cabo la aplicación del bioplaguicida (suelo, ambiente foliar) como las condiciones medioambientales en las que se desarrolla la planta (humedad, temperatura, radiación, régimen de lluvias y sus características [porte, dosel, tamaño de raíz, fenología]) .

Además, es indispensable conocer la biología del patógeno o del insecto plaga que se pretende controlar, ya que, de acuerdo con esta información, se debe desarrollar una formulación que permita llegar a los sitios que lo requieren para prevenir los daños que pueden causar o para interrumpir su ciclo, además de definir cómo y dónde se debe hacer la aplicación del bioplaguicida .

De igual manera, es necesario conocer las características ecofisiológicas de los microorganismos potencialmente biocontroladores que han sido seleccionados en las

Por lo tanto, deben analizarse las patentes existentes para el o los agentes de biocontrol que se buscan o investigar sobre las tecnologías recomendadas para el

manejo de la plaga que se desea controlar, pues esta información es esencial para la patentabilidad del nuevo desarrollo .

Descubrimiento de agentes de control biológico

La selección de un microorganismo biocontrolador implica el cumplimiento de diferentes etapas, que incluyen análisis de la información disponible y desarrollo de investigaciones biológicas . Estas llevan al desarrollo conceptual y a la prueba de concepto (figura 11 .1), y serán descritas a continuación .

Aislamiento y conservación de microorganismos

El proceso que lleva al descubrimiento de un agente de control biológico (acb) inicia con el aislamiento, la identificación y la conservación de los microorganismos, así como la definición del tipo de propágulo que va a constituir el principio activo del bioplaguicida . Por ejemplo, en el caso de bacterias, se pueden considerar células vegetativas o esporas; en el caso de hongos (mohos), se pueden considerar conidios, blastosporas, clamidosporas, microesclerocios y micelios, entre otros, mientras que en el caso de levaduras se consideran sus células vegetativas .

El aislamiento de los microorganismos que tienen potencial como biocontroladores puede hacerse mediante métodos de conteo en placa, idealmente utilizando medios de cultivo selectivos para el tipo de microorganismo que se desee aislar, o empleando técnicas selectivas de aislamiento, como el choque térmico, para aislar bacilos esporulados, o el uso de temperaturas de incubación selectivas o de sustratos específicos .

El análisis se hace a partir de las muestras de donde se pretenden aislar los microorganismos (suelo, partes aéreas de la planta o insectos, entre otros) . También existen varios métodos de aislamiento selectivo en función de procesos metabólicos que permiten obtener microorganismos biocontroladores, como en el caso de

microorganismos celulolíticos (Nannipieri et al ., 2003) o de otros con características específicas .

Los microorganismos también pueden aislarse a partir de insectos (larvas o adultos) o de estructuras del fito-patógeno (como esclerocios), con el montaje en cámaras húmedas y el posterior aislamiento en medios de cultivo enriquecido o en medios selectivos, según el caso .

La selección de un medio apropiado para el aislamiento eficiente de microorganismos biocontroladores es un paso esencial en el proceso de control biológico, en el cual se deben considerar los siguientes factores: 1) la siembra de las concentraciones adecuadas de las suspensiones cuando se trata de conteo en placa, o de los fragmentos o propágulos adecuados cuando se hacen siembras directas; 2) el uso de un medio de cultivo eficiente, que considere el periodo de crecimiento de los agentes de control biológico que se quieren aislar y la potencial ocurrencia de contaminación en el proceso; 3) los biocidas (antibióticos o fungicidas) y las concentraciones que deben agregarse al medio de cultivo para mejorar la eficiencia en el aislamiento; 4) el pH del medio de cultivo, para procurar hacerlo selectivo al grupo de microorganismos que se busca (ácido para el aislamiento de hongos, básico para el de bacterias), y 5) los sustratos que le otorgan selectividad al medio (como quitina o celulosa) .

Una vez aislados, los microorganismos deben ser conservados para asegurar su viabilidad durante largos periodos y garantizar su estabilidad genética y fisiológica, lo cual a su vez permitirá el mantenimiento de su actividad biocontroladora .

En términos generales, los métodos de conservación que garantizan la inactividad metabólica o latencia de los microorganismos son los recomendados por el consorcio Common Access to Biological Resources and Information (Cabri) (2017) o por otra red de colecciones de microorganismos: 1) la crioconservación,




Ensayos in vitro

Estos ensayos se consideran muy preliminares y no de-terminantes de la actividad biocontroladora, y se desa-rrollan frecuentemente en cajas de Petri que contienen medios nutritivos para identificar actividad antagonista entre un microorganismo biocontrolador y un patóge-no (antibiosis, hiperparasitismo o competencia) . Sin embargo, varios estudios han demostrado una escasa correlación con los ensayos desarrollados in situ (Reddy, Hynes, & Lazarovits, 1994; Sharifi-Tehrani, Zala, Natsch, Moënne-Loccoz, & Défago, 1998) .

También se usa la detección de metabolitos, como en el caso del diacetylphloroglucinol, producido por Pseudomonas spp ., en el que se ha encontrado una correlación significativa entre la cantidad de metabolito producido y la protección obtenida en algunos pato-sistemas, así como en el tomate se ha encontrado que el control de Fusarium oxysporum (Sharifi-Tehrani et al ., 1998) y de Pythium splendens en el fríjol (Cotes, Lepoivre, & Semal, 1996) también tienen una alta corre-lación con las actividades de celulasa, β-1,3-glucanasa y quitinasa, producidas por cepas de Trichoderma spp .

El desarrollo de bioensayos para el control de fitopatógenos exige que se disponga de un aislamiento patogénico con demostrada virulencia, el cual debe ser conservado siguiendo los mismos parámetros mencionados para los agentes biocontroladores . Dichos bioensayos se diseñan para propósitos específicos relacionados con las características de la plaga .

En el caso de enfermedades, se debe considerar el método de aplicación del agente de biocontrol y su modo de acción . Por ejemplo, los diseños difieren si se trata de una enfermedad causada por un hongo del suelo, por patógenos transmitidos por semillas o un patógeno foliar .

En lo que se refiere a los bioensayos para el control de insectos, la selección de microorganismos entomopató-genos con frecuencia se hace usando dietas artificiales en las que se desarrollan las larvas y en las que la bac-teria (Butt, & Goettel, 2000), el virus o el hongo bio-controlador causan la muerte del insecto al infectarlo (Navon, 2000) . Este método ha demostrado ser efec-tivo para la selección de biocontroladores que tienen efecto en condiciones de campo (Bosa, & Cotes, 1997) .

También se ha utilizado quitina como blanco meta-bólico para seleccionar aislamientos efectivos, como en el caso de Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana y Nomuraea rileyi para el control de Helicoverpa armigera en el garbanzo (Deshpande et al ., 2003; Nahar, Ghormade, & Deshpande, 2004) .

Bioensayos in vivo

Es común usar plántulas y órganos como semillas, raíces, tubérculos, hojas, flores o frutos esterilizados sobre agar agua o en una cámara húmeda para realizar bioensayos que se asemejen a las condiciones naturales en las que el patógeno o el insecto producen daño . Se suelen utilizar explantes (pétalos, discos de hojas o porciones de tallo o de fruto) . Sin embargo, son ensayos de corta duración, que se utilizan para un tamizaje (screening) rápido .

Los bioensayos más habituales usan plantas en materas . Tienen ventajas respecto a los anteriores, pues les confieren condiciones cercanas a las naturales de los biocontroladores, del insecto plaga o del fitopatógeno, pues se aproximan aún más a la realidad del cultivo, ya que en este la planta posee todos sus órganos intactos, permite una aplicación del biocontrolador de manera similar a como se haría en campo (al suelo o al follaje) y se puede extender el tiempo de evaluación y analizar el efecto residual del biocontrolador .

Los ensayos de semicampo, como los que se hacen en invernaderos o cámaras climatizadas y en los que se utilizan condiciones controladas, son esenciales para demostrar que los microorganismos seleccionados en laboratorio son eficaces en las condiciones normales del cultivo .

Tipos de bioensayo

Los bioensayos no se realizan solamente para selec-cionar microorganismos con actividad biocontrola-dora, evaluando muchos en una sola concentración y midiendo su actividad en un tiempo definido, también se llevan a cabo para determinar la dosis-respuesta; en este caso, el microorganismo que ejerza

etapas previas, con el fin de definir el modo en que la temperatura, la humedad, el pH, la radiación ultravioleta, la actividad de agua (Aw) y otros factores influencian su viabilidad y actividad biocontroladora, como en el caso de la adherencia de los microorganismos a las superficies foliares o de frutos, cuando van a ser usados en el manejo de patógenos foliares o de poscosecha, respectivamente .

Con la información mencionada, se establecen los parámetros de inestabilidad a los que se enfrentará el microorganismo cuando sea expuesto a condiciones de campo y de almacenamiento . De esta forma, en las etapas posteriores de desarrollo del producto se deben definir las condiciones o los adyuvantes que le confieran al microorganismo tolerancia frente a las condiciones adversas, así como estabilidad en el almacenamiento, facilidad de aplicación y alta efectividad, bajo parámetros de costo-efectividad .

Modos de acción preliminares

En esta etapa, con base en información de la literatura (minería de datos), se deben analizar los modos de acción reportados de las especies seleccionadas como

potenciales biocontroladores, ya que en función de ello se direccionan los bioensayos para evaluar su actividad biocontroladora . Además, esta información permite establecer las condiciones de producción masiva y de aplicación del agente que optimicen su efecto .

Por ejemplo, el diseño de bioensayos para el control de fitopatógenos puede orientarse a la detección de hiperparásitos (Rocha et al ., 2009; Smith et al ., 2013), a la selección de microorganismos que compitan con el patógeno (Pliego et al ., 2007), a la búsqueda de cepas hipovirulentas (Boland, 2004) o de aquellas que estimulen las respuestas de defensa en las plantas (Moreno et al ., 2009) .

Así mismo, para el control de insectos, el bioensayo depende de si el biocontrolador actúa mediante ingestión, ya que produce las toxinas causantes de su efecto de control mayoritario, como sucede con Bacillus thuringiensis (Navon, 2000) o con baculovirus (Cuartas, Villamizar, Espinel, & Cotes, 2009; Espinel-Correal et al ., 2012; Gómez, Villamizar, Espinel, & Cotes, 2009), o si penetra a través del tegumento del insecto (Espinel, Ebratt, & Cotes, 1998; Espinel, Torres, & Cotes, 2009) . También debe considerarse si el microorganismo actúa de forma endofítica o ectofítica .

Prueba de concepto

La prueba de concepto es la demostración del potencial práctico de un agente de control biológico . En el caso del desarrollo de bioplaguicidas, se deben surtir las etapas que se explican a continuación .

Actividad biocontroladora

Antes de definir los microorganismos potencialmente biocontroladores que van a ser evaluados, se deben establecer criterios de preselección para que solo los candidatos adecuados se sometan a bioensayos, que se utilizan para la detección de aislamientos microbianos que puedan ejercer un control eficiente . Estos difieren si se trata de enfermedades o de insectos plaga . Pueden

excluir al huésped (in vitro) o incluirlo (in vivo) y deben ser confiables, capaces de producir resultados que puedan analizarse estadísticamente y simples para realizarlos fácilmente en el laboratorio .

El requisito principal para un bioensayo es que la planta huésped o su tejido, el fitopatógeno o insecto plaga y el microorganismo biocontrolador interactúen en condiciones controladas, las cuales deben ser representativas tanto de la etapa epidemiológica específica como de las condiciones ambientales en las que el cultivo se desarrolla .

Un bioensayo potente suele requerir largos periodos de tiempo y depende de la experiencia de profesionales expertos en fitopatología, entomología y microbiología .




Figura 11.3. Ejemplo de bioensayo para seleccionar biocontroladores de patógenos foliares . Caso: Trichoderma spp . para el control del moho gris Botrytis cinerea en el tomate .


1. Inoculación del biocontrolador

Patógeno

2. Inoculación del patógeno

Evaluación (incidencia y severidad)

Figura 11.4. Ejemplo de bioensayo para seleccionar biocontroladores de patógenos en poscosecha . Caso: levaduras para el control del moho verde de la naranja .


4. Incubación en cámara húmeda

1. Cosecha

Evaluación (incidencia y severidad de la enfermedad

y calidad del fruto)

2. Aplicación del biocontrolador

Desinfección

3. Inoculación del patógeno

Frutos sin biocontrolador

Frutos con biocontrolador

Planta sin biocontrolador

Planta con biocontrolador

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Figura 11.2. Ejemplo de bioensayo para seleccionar biocontroladores de patógenos del suelo . Caso: evaluación de diferentes microorganismos para el control del moho blanco Sclerotium cepivorum en el ajo .


un control efectivo con la menor concentración es el más deseable para el desarrollo de un bioplaguicida, en términos ecológicos y económicos .

Otros bioensayos determinan el tiempo de respuesta: miden la velocidad en la que un biocontrolador ejerce

su actividad, pues este también es un criterio de se-lección importante, ya que un microorganismo que actúe rápido tiene más posibilidades de ejercer un control efectivo en condiciones de campo (figuras 11 .2, 11 .3, 11 .4, 11 .5 y 11 .6) .

1. Planta infectada para aislar el patógeno

2. Producción masiva de esclerocios

Esclerocios

3. Inoculación del suelo

5. Trasplante

4. Incubación del suelo 6. Incubación

7. Evaluación (incidencia y severidad)

Biocontrolador

Semillero

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Figura 11.6. Ejemplo de bioensayo para seleccionar virus entomopatógenos para el control de insectos plaga . Caso 1: granulovirus para el control de la polilla guatemalteca de la papa Tecia solanivora; Caso 2: nucleopoliedrovirus para el control de S. frugiperda .


Suspensiones del virus

Inoculación e incubación Análisis diario de mortalidad

Larvas enfermas

1 X 104 Cl/mL a 1 X 108 Cl/mL

2 X 104 Cl/mL a 2 X 108 Cl/mL

Sacarosa 4 %

Colorante azul 1 %

1. Granulovirus

1

Nucleopoliedrovirus

2

CI: Cuerpos de inclusión

Hongo biocontrolador

Figura 11.5. Ejemplo de bioensayo para seleccionar hongos entomopatógenos para el control de insectos plaga . Caso: Metarhizium rileyi para el control de Spodoptera frugiperda .


Tween 80 al 0,1 %

Suspensión de 1 X 106 conidios/mL-1

Larvas en el tercer instar

Registro de mortalidad

Porcentaje de eficacia

Ricinus communis (higuerilla)

Haz - envés

Unidad experimental

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En el segundo tipo, los antagonistas microbianos ejercen efectos indirectos en la planta huésped, estimulando respuestas de defensa de esta . Aunque la resistencia inducida puede emplearse también para el control de insectos, por lo general el enfoque para controlarlos hace referencia a los microorganismos que parasitan a los insectos plaga o a aquellos que producen toxinas, causándoles la muerte en ambos casos .

Los modos de acción son discutidos en detalle en los capítulos de este libro relacionados específicamente con los diferentes tipos de biocontrol (capítulos 1 al 7) .

Efecto preliminar en organismos que no son plagas objetivo

El desarrollo de una estrategia de control biológico que pueda hacer parte de un manejo integrado del cultivo requiere la integración de todos los componentes de tal manejo . Esto implica que varios agentes pueden actuar juntos en un mismo cultivo, lo cual requiere un profundo conocimiento de sus interacciones, por lo que resulta muy importante conocer la compatibilidad entre los diferentes agentes de control .

Por ejemplo, se debe conocer la compatibilidad entre los microorganismos entomopatógenos y los insectos benéficos que se utilicen para el control de un mismo u otros insectos plaga del cultivo; aquella entre tales microorganismos y los biocontroladores de fitopató-

genos, así como entre los diferentes microorganismos biocontroladores y los biofertilizantes que se apliquen en los mismos sitios (semillas, suelo o área foliar, en-tre otros) (Brimner, & Boland, 2003; Roychowdhury, Paul, & Banerjee, 2014) .

A menudo, la introducción de cualquier organismo en el ambiente es un paso irreversible que debe hacerse con cautela, para evitar que interfiera con el funcionamiento natural de otros agentes de control de plagas o que cause problemas en las especies que no son blanco . Por tal razón, es necesario que el uso seguro de los microorganismos biocontroladores sea considerado en todos los niveles, sean efectos directos o indirectos (Hajek, & Goettel, 2000) .

Por otra parte, ha sido ampliamente reconocido que el empleo de un solo agente de control biológico no puede proveer una regulación suficiente o satisfacto-ria de las poblaciones de la plaga (Roselyne, 2005), mientras que, cuando dos o más especies con propie-dades reconocidas en esa función son seleccionadas por su compatibilidad para interactuar juntas, las deficiencias o limitaciones de las especies individua-les podrían ser compensadas por otros miembros del grupo de organismos benéficos para el cultivo (como polinizadores, depredadores, parasitoides o microor-ganismos biocontroladores) .

Por lo tanto, es indispensable establecer de forma preliminar la compatibilidad entre el microorganismo biocontrolador seleccionado y aquellos agentes que se consideren esenciales para el cultivo .

Casos de estudio

A continuación, se describirán cinco casos de estudio, de los cuales cuatro corresponden a investigaciones desarrolladas en Colombia por la Corporación Co-lombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica, actualmente agrosavia), que permitieron la selección de microorganismos que constituyen el principio activo de bioplaguicidas (figura 11 .7) . El último caso corresponde a investigaciones recientemente desarro-lladas en Europa por un consorcio integrado por instituciones de investigación e industria .

Algunos desarrollos en Colombia

Desde sus inicios, el grupo de control biológico de Agrosavia decidió abordar la problemática fitosanitaria de diferentes cultivos priorizados en Colombia, mediante el desarrollo de bioplaguicidas con altos estándares de calidad . Con este fin, se definió una estrategia de selección de los microorganismos

Requerimientos para el desarrollo de bioensayos

Para lograr el éxito de un bioensayo deben considerarse varios aspectos . Es necesario asegurarse de que el potencial biocontrolador no haya perdido su actividad debido al cultivo continuado, así como garantizar que el inóculo que se va a evaluar esté viable . Con ese fin, es deseable el uso de técnicas de conteo en placa para bacterias, levaduras y mohos, aunque se pueden usar análisis de la germinación, para el caso de conidios fúngicos, o colorantes vitales, como el verde Jano y el azul de metileno .

El blanco de control debe estar sano si se trata de insectos, o estar viable y ser virulento si se trata de fitopatógenos . Así mismo, se requiere que las plantas o los explantes que se utilicen estén sanos . Es necesario que las condiciones del bioensayo (temperatura y humedad, entre otras) sean óptimas, para que la interacción se produzca .

También es ideal que se consideren las fluctuaciones medioambientales que se producen en campo . Es indispensable que el número de repeticiones y de réplicas en el tiempo sean suficientes para garantizar la consistencia de los resultados, y el diseño experimental debe ser adecuado a las condiciones del ensayo, para obtener resultados estadísticamente representativos .

Ensayos preliminares de producción masiva

En esta etapa se considera un número limitado de candidatos, seleccionados en las etapas previas . Antes de iniciar este proceso, es necesario definir qué tipo de propágulo va a constituir el principio activo del producto; por ejemplo, en el caso de bacterias, se pueden considerar células vegetativas o esporas, y en el de hongos conidios, clamidosporas o micelio, entre otros .

Dado que el éxito comercial de un bioplaguicida requiere producir el propágulo definido en grandes cantidades, con óptima actividad biocontroladora y a bajo costo, se deben realizar estudios preliminares

que permitan establecer la viabilidad del microorga-nismo para su producción masiva .

A partir de la información fisiológica obtenida para cada biocontrolador en relación con la temperatura y los pH de crecimiento óptimos, la actividad de agua (Aw), su capacidad para asimilar diferentes sustratos (fuentes de carbono o nitrógeno) y la definición de los macro y microelementos necesarios para su desarrollo, se recomienda diseñar uno o varios medios de cultivo, basados en sustratos de bajo costo y disponibles localmente, en los que los rendimientos sean reproducibles en la producción masiva, al igual que la actividad biocontroladora de los propágulos producidos .

Para llevar a cabo esta etapa, inicialmente se pueden usar medios sólidos en cajas de Petri o medios líquidos en frascos Erlenmeyer o en sistemas de microfermentación (microplacas) . En esta fase se definen parámetros de los propágulos que se hayan considerado para las etapas posteriores, como tiempos de duplicación, velocidad de crecimiento y rendimiento . Los resultados aquí obtenidos permiten excluir microorganismos que presenten dificultades para su producción o aquellos en los que esta última no resulte costoefectiva .

Modos de acción

El conocimiento sobre el modo de acción de los microorganismos biocontroladores es un requisito previo para el desarrollo y registro de un bioplaguicida . Varios mecanismos, que actúan de forma individual o simultánea, son importantes en las interacciones entre los agentes de control biológico, su blanco de control (fitopatógeno o insecto) y la planta hospedera . Sin embargo, estos modos varían significativamente, dependiendo del grupo taxonómico del biocontrolador .

En general, los microorganismos utilizados para el control de enfermedades ejercen una amplia gama de modos de acción, clasificados en dos tipos: en el primero, los antagonistas microbianos ocupan el mismo nicho ecológico del fitopatógeno y actúan directamente con él, mediante mecanismos como el parasitismo, la competencia por espacio, agua o nutrientes, o a través de la producción de antibióticos, otras moléculas u otros metabolitos secundarios que afectan al patógeno objetivo .




elegibles para el desarrollo de productos formulados, basada en los criterios antes descritos (figura 11 .1) .

Levaduras para el control biológico de Botrytis cinerea

Botrytis cinerea es considerado el segundo patógeno más importante a nivel mundial, debido a su impacto en diferentes áreas, su amplio espectro de huéspedes, los daños severos que causa y por afectar tanto en campo como en poscosecha (Dean et al ., 2012) . Este patógeno causa la enfermedad conocida como moho gris, por su condición de hongo necrótrofo es incapaz de ocupar células vegetales vivas y coloniza tejidos muertos, a través de la producción de diferentes metabolitos fitotóxicos y proteínas (Van Baarlen, Woltering, Staats, & Van Kan, 2007) .

Con el propósito de desarrollar una alternativa de control biológico de esta enfermedad, a partir de la filósfera de mora, se aislaron y caracterizaron 265 levaduras, teniendo en cuenta criterios como su capacidad de crecer en un pH de entre 3 y 9, a temperaturas entre 5 ºC y 37 ºC y en condiciones de baja actividad de agua (Aw) . También se determinó su tolerancia a luz ultravioleta uvb y su adherencia a pétalos de rosa .

Así mismo, se identificaron su velocidad de crecimiento, tiempo de duplicación y capacidad de asimilar diferentes fuentes de carbono y nitrógeno . De este grupo se seleccionaron 100 aislamientos, los cuales toleraron amplios rangos de pH y temperatura . En este caso, se eligieron aquellos que presentaron la habilidad de crecer entre 5 °C y 30 °C y que no lo hicieron a 37 °C para evitar riesgos de patogenicidad en humanos .

Este grupo de levaduras fue sometido a un screening rápido (bioensayo) para determinar su actividad biocontroladora en pétalos de rosa variedad Vendela . Los 50 aislamientos seleccionados en la etapa anterior se caracterizaron metabólicamente, y se escogieron 16, capaces de reducir la incidencia del moho gris entre un 60 % y un 80 %, y fueron identificados molecularmente .

Mediante una matriz de decisión, se seleccionó la leva-dura Lv316, por presentar las mejores características,

como alta actividad biocontroladora (reducción de la incidencia en un 80 % y de la severidad en un 92 %), tolerancia a la luz uvb del 25 %, adherencia del 99 % a los pétalos de rosa, rápida velocidad de crecimiento, expresada como velocidad específica y tiempo de du-plicación (µmax, h-1: 0,36, y tD, h-1: 1,89), y versatili-dad metabólica . Con este aislamiento se desarrolló un medio de cultivo de bajo costo .

De igual forma, al realizar análisis preliminares sobre sus posibles modos de acción, los riesgos de patogenicidad en humanos y de producción de toxinas, se escogió esta levadura, Lv316, identificada como Rhodotorula glutinis, como la candidata ideal para el desarrollo de un bioplaguicida (figuras 11 .7a y 11 .8), cuyo producto consistió en una suspensión concentrada . Varios de los resultados descritos han sido publicados (Cotes et al ., 2011; Zapata, Acosta, Díaz, Villamizar, & Cotes, 2011; Zapata et al ., 2013, 2016) .

Hongo nativo Trichoderma koningiopsis en el control biológico de fitopatógenos

A pesar del potencial de Trichoderma spp . en el control biológico de enfermedades, no todas las especies ni todas las cepas de una misma especie son eficientes como agentes de control biológico . Por lo tanto, se requiere un trabajo minucioso que permita evaluar diferentes aislamientos y seleccionar el que presente una mayor y consistente actividad biocontroladora .

De ese modo, al evaluar esa actividad en 14 aislamientos de Trichoderma spp . contra P. splendens en fríjol, mediante ensayos en materas que contenían suelo sin esterilizar, se seleccionó el aislamiento nativo Th003, identificado como Trichoderma koningiopsis (antes Trichoderma koningii), por ejercer un efecto de biocontrol del patógeno superior al 70 % (Cotes et al ., 1996) (figura 11 .7b) .

Con el propósito de determinar el efecto directo de este aislamiento de T. koningiopsis en estructuras de resistencia de patógenos, se evaluó la respuesta de es-clerocios de Rhizoctonia solani al ser inoculados con el biocontrolador, y se demostró que puede actuar como micoparásito, ya que colonizó los esclerocios y afectó su viabilidad, lo que produjo una baja germinación,

Figura 11.7. Del aislamiento a la selección de biocontroladores con potencial para el desarrollo de bioplaguicidas . a . Selección de R. glutinis para el control de B. cinerea; b . Selección de T. koningiopsis para el control de patógenos foliares y del suelo; c . Selección de L. lecanii para el control de moscas blancas; d . Selección de un PhopGV granulovirus para el control de polillas (Lepidoptera: Gelechiidae) .


265 aislamientos de levaduras 14 aislamientos de Trichoderma spp.

1 prototipo de bioplaguicidaRhodotorula glutinis Lv316

Botrytis cinerea

1 bioplaguicidaTrichoderma koningiopsis Th003

Patógenos del suelo y foliaresPythium splendens, Rhizoctonia solani,

Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotium cepivorum,Fusarium oxysporum, Olpidium virulentus,

Plasmodiophora brassicae, Spongospora subterraneaBotrytis cinerea, Oidium lycopersici

1 bioplaguicidaLecanicillium lecanii Vl026

Moscas blancasTrialeurodes vaporariorum

Bemisia tabaci

2 prototipos de bioplaguicidaPhopGV Baculovirus Th003

PolillasTecia solanivora

Phthorimaea operculellaTuta absoluta

55 aislamientos de entomopatógenos(37 aislamientos a partir de T. vaporariorum,

15 aislamientos a partir de B. tabaci,3 seleccionados contra otros insectos)

377 muestras de larvas presuntivas5 granulovirus confirmados

por reproducción de síntomas2 granulovirus seleccionados

por su alta actividad

a b

c d




L. lecanii . La evaluación de la actividad biocontroladora se llevó a cabo mediante ensayos en invernadero sobre ninfas de segundo instar, utilizando como sustrato alimenticio plantas de fríjol sembradas en materas .

Se seleccionaron las dos cepas que presentaron los mayores niveles de infección en ninfas, y se incluyeron en un nuevo experimento, para determinar su dosis letal 50 (CL50), la cual fue de 4,92 x 108 conidios/ml-1 y 1,75 x 108 conidios/ml-1, respectivamente .

Al evaluar la susceptibilidad de los instares ninfales ii, iii y iv, y del estado adulto de la mosca blanca a la CL50, definida para cada aislamiento, se seleccionó la cepa Vl 026, ya que mostró los mayores niveles de control en el menor tiempo, pues en 13 días se observaron niveles de infección (>50 %), así como los menores niveles de adultos emergidos (<40 %) en el segundo instar ninfal (García, 1996) .

Por otra parte, con el fin de seleccionar entomopatógenos para el control de B. tabaci, mediante el mismo modelo de bioensayo, se evaluaron 15 aislamientos nativos, provenientes de adultos de B. tabaci recolectados en cultivos comerciales en diferentes zonas agroecológicas del país, que fueron identificados como B. bassiana e Isaria spp .

En estos se evaluó su actividad biocontroladora, junto con ocho aislamientos seleccionados en estudios previos por su alta actividad en otros insectos, como en el caso de L. lecanii Vl026, arriba elegido para el control de T. vaporariorum, y de otros tres aislamientos, uno perteneciente a B. bassiana, escogido para el control del gusano blanco de la papa, M. anisopliae, seleccionado para el control de la langosta llanera, y N. rileyi, elegido para el control de S. frugiperda .

Considerando los criterios biológicos descritos, se escogieron los aislamientos Bv056 (B. bassiana) y Pc013 (Isaria fumosorosea), ya que producen mortalidades superiores al 92 %, y Vl026 (L. lecanii), por producir la mayor mortalidad en el menor tiempo (Espinel et al ., 2009) .

Adicionalmente, estos aislamientos presentaron ca-racterísticas ecofisiológicas adecuadas y aspectos tec-nológicos favorables, ya que produjeron una elevada cantidad de conidios en medios de cultivo simples y mostraron facilidad para separar los conidios del me-dio de cultivo .

A pesar de contar con tres aislamientos promisorios para el control de B. tabaci, para los estudios posteriores de desarrollo de un bioplaguicida se seleccionó el aislamiento Vl026 de L. lecanii, por tener una alta actividad biocontroladora demostrada contra ambas moscas blancas, teniendo en cuenta que en algunas zonas del país se pueden encontrar ambas especies de plaga en la misma zona y cultivo (Espinel, Lozano, Villamizar, & Grijalba, 2008; Espinel, Torres, Grijalba, Villamizar, & Cotes, 2008; Grijalba, Villamizar, & Cotes, 2009; Villamizar, Grijalba, Zuluaga, Gómez, & Cotes, 2009) (figuras 11 .7c y 11 .10) .

Dado que uno de los aspectos que se deben considerar en el desarrollo de bioplaguicidas es la determinación de su compatibilidad con otros agentes de control que puedan ser aplicados junto con el bioplaguicida en una estrategia de manejo integrado de plagas (mip), se estudió el efecto de L. lecanii Vl026 en el parasitoide Amitus fuscipennis (Pachón, & Cotes, 1997) y en el depredador Delphastus pusillus (Pérez, García, & Cotes, 2007, 2008), y se demostró que, aunque hubo un leve efecto en la reducción de estos enemigos naturales o de su actividad, este hongo puede ser usado dentro de un programa de manejo que involucre el uso de uno o varios de estos insectos benéficos .

Teniendo en cuenta las características presentadas por L. lecanii Vl026, se desarrolló el bioplaguicida Lecabiol® (Cotes et al ., 2009), que cuenta con registro de venta y que fue formulado con protectores de luz uvb, dada la susceptibilidad del hongo a esta radiación .

Selección de un granulovirus para el control de la polilla guatemalteca de la papa, Tecia solanivora

Uno de los principales problemas del cultivo de la papa en Colombia es la polilla guatemalteca, T. solanivora, que causa daños en campo de hasta el 43,3 %, y durante el al-macenamiento de los tubérculos, de hasta el 37,5 % (Arias, Jaramillo, Arévalo, Rocha, & Muñoz, 1996; Niño, 2004) .

Para su control biológico en condiciones de almacena-miento, Agrosavia desarrolló un bioplaguicida denomi-nado Baculovirus Corpoica®, a base de un granulovirus originario en el Perú, el único registrado en Colombia .

del 5 % en suelo estéril y del 15 % en suelo no estéril, en comparación con los esclerocios no tratados con el biocontrolador, que tuvieron porcentajes de ger-minación de un 85 % y un 90 % respectivamente . Así mismo, se produjo degradación de dichos esclerocios, con valores de un 75 % y un 80 % respectivamente, mientras que en el testigo no tratado no se observó ninguna degradación (Beltrán, Cotes, & París, 2007) .

Este aislamiento fue caracterizado metabólica y ecofisiológicamente, y demostró su gran versatilidad de crecimiento frente a diversas fuentes simples y complejas de carbono y nitrógeno . También se evaluó el efecto de polímeros adicionados como aditivos al medio de cultivo, y varios de ellos mejoraron su actividad biocontroladora .

Este aislamiento también mostró adaptación para crecer en un amplio rango de pH (desde 3,5 hasta 8,5), con un óptimo desarrollo de entre 4,5 y 6,5 . Cuando se incubó en la oscuridad, con doce horas de luz y doce de oscu-ridad, su crecimiento micelial no se vio afectado, pero hubo una respuesta en su esporulación, que fue mayor en las condiciones de luz (constante o parcial) . Aunque demostró capacidad para crecer y esporular a bajas y al-tas temperaturas (15 ºC y 30 ºC), su nivel óptimo se observó entre 20 ºC y 25 ºC . Por otra parte, al evaluar el efecto de la luz uvb, se encontró una susceptibilidad mediana .

Con base en los resultados obtenidos, se desarrolló un medio de cultivo de bajo costo que contiene un aditivo que estimula su actividad biocontroladora . Además, se generó la información necesaria para el desarrollo de dos prototipos de formulación, que consisten en un polvo mojable y en gránulos dispersables (Santos, García, Cotes, & Villamizar, 2012) .

En primera instancia, se decidió registrar en Colombia el polvo mojable, en el cual los conidios fueron protegidos contra la radiación ultravioleta (uvb) . Además, se optó por el licenciamiento de la tecnología de formulación en gránulos dispersables a la compañía brasilera Grupo Farroupilha, que fue recientemente adquirida por la canadiense Lallemand .

Dado que una característica deseable en el control biológico es que los microorganismos seleccionados tengan la capacidad de controlar varios patógenos, este aislamiento de T. koningiopsis, Th003, se evaluó

en otros patosistemas y demostró un amplio espectro en su actividad biocontroladora, si se tiene en cuen-ta que se obtuvo entre el 70 % y el 90 % de control en los siguientes patosistemas: P. splendens en pepino ( Jacqmin, Cotes, Lepoivre, & Semal, 1993); R. solani en tomate (Cotes, Cárdenas, & Pinzón, 2001), fríjol (Cotes et al ., 1996) y papa (Beltrán, Moreno, Blanco, Villamizar, & Cotes, 2012); F. oxysporum f . sp . lycoper-sici en tomate (Cotes et al ., 2001; Moreno et al ., 2009) y uchuva (Díaz et al ., 2013); B. cinerea y Oidium lyco-persici en tomate (Moreno et al ., 2009), y Sclerotinia sclerotiorum en lechuga (Cotes, Moreno, Molano, Vi-llamizar, & Piedrahita, 2007) .

Adicionalmente, ha demostrado resultados de control cercanos al 50 % en los patosistemas Olpidium virulentus en lechuga (Cotes et al ., 2012), Plasmodiophora brassicae en repollo (Botero, 2016) y Spongospora subterranea en papa (Mesa, 2017) (figuras 11 .7b y 11 .9) .

Dichos modelos han involucrado actividades en el ámbito del laboratorio, pruebas experimentales en invernadero en condiciones controladas y en cultivos comerciales en plena exposición y en invernadero . Este microorganismo constituye el principio activo de un bioplaguicida registrado en el mercado colombiano denominado Tricotec® .

Hongo nativo Lecanicillium lecanii en el control de las moscas blancas Trialeurodes vaporariorum y Bemisia tabaci

Las moscas blancas (Hemiptera: Aleyrodidae) son pequeños insectos fitófagos de plantas herbáceas, arbustos, árboles, plantas silvestres y cultivos de importancia económica . Se han convertido en un serio problema, y debido a daños directos que provocan al succionar la savia y por la transmisión de virus . B. tabaci y T. vaporariorum constituyen las especies cuya afectación reviste una mayor importancia económica (Byrne, Bellows, & Parrella, 1990) .

Con el fin de obtener un entomopatógeno eficaz en el control de T. vaporariorum, se aislaron 37 cepas, a partir de individuos de este insecto obtenidos de cultivos comerciales, y todas fueron identificadas como




No obstante, al determinar las concentraciones letales del virus, se seleccionó el aislamiento VG003 (Cuartas et al ., 2009) para desarrollar un bioplaguicida . Con este se desarrollaron dos prototipos, formulados como un granulado dispersable (wg) y un concentrado emulsionable (ec), y ambos contienen protectores de luz ultravioleta, dada la susceptibilidad del virus a esta radiación (Chaparro, Espinel, Cotes, & Villamizar,

2010; Quiroga, Gómez, & Villamizar, 2011) (figuras 11 .7d y 11 .11) . Teniendo en cuenta que, además de su alta actividad biocontroladora contra T. solanivora y P. operculella, el granulovirus VG003 ha demostrado un gran potencial para el control de Tuta absoluta (Gómez-Valderrama et al ., 2017), estos prototipos de producto podrían ser usados contra estas tres especies de Gelechiidae en condiciones de campo .

Figura 11.9. Trichoderma koningiopsis seleccionada para el control biológico de patógenos foliares y del suelo . a . Características macroscópicas; b . Características microscópicas; c . Patógeno R. solani en estado de esclerocios en tubérculo de papa; d . Mildeo polvoso en tomate; e . Aspecto microscópico del patógeno R. solani; f . Marchitamiento producido por F. oxysporum en tomate .

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icaSin embargo, con el ánimo de disponer de aislamientos

nativos de baculovirus, se hizo un muestreo de larvas de T. solanivora colectadas en 19 municipios, localizados en los cinco departamentos productores de papa del país, y se obtuvieron 377 muestras . Mediante micros-copía óptica de campo oscuro, se determinaron como positivas para una posible infección por granulovirus 9 muestras de Cundinamarca, 20 de Norte de Santan-der, 15 de Boyacá, 26 de Nariño y 34 de Antioquia .

Estas muestras presentaron puntos blancos, brillantes y titilantes, similares a los observados en una cepa de refe-rencia del Perú . Las 104 que fueron positivas en la eva-luación en el microscopio fueron evaluadas en un bioen-sayo en el que se infectaron larvas de primer instar de T. solanivora, con el fin de reproducir los signos y sínto-mas de la enfermedad . De las 104 muestras propagadas, solamente cinco presentaron una reproducción contun-dente de síntomas y signos de la enfermedad (VG001, VG002, VG003, VG004 y VG005) .

Por otra parte, se comparó el efecto de la infección viral de estos aislamientos en el desarrollo larval de T. solanivora y de Phthorimaea operculella, y se observó una alteración significativa en su duración (Cuartas et al ., 2009) . Estos virus fueron purificados e identificados a través de microscopía electrónica y técnicas inmunológicas y moleculares .

El análisis mediante patrones de restricción del adn reveló la presencia de tres variantes genotípicas (Espinel-Correal et al ., 2010; Léry et al ., 2008) .

Al cuantificar la producción de partículas virales por miligramo de tejido de la larva de T. solanivora infectada, no se encontraron diferencias entre los cinco aislamientos nativos, los cuales presentaron una producción promedio de 4 x 107 cuerpos de inclusión cl/mg de tejido . Sin embargo, al comparar la actividad biocontroladora de los aislamientos, dos de ellos alcanzaron la mayor mortalidad (100 %) .

Figura 11.8. Diferentes especies de levaduras utilizadas para el control biológico del moho gris producido por B. cinerea . a . Características macroscópicas de las levaduras; b . Síntomas causados por B. cinerea en pétalos de rosa; c . Síntomas causados por B. cinerea en mora .

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Biocomes: consorcio para el desarrollo de nuevos bioplaguicidas en Europa

Teniendo en cuenta la reducida disponibilidad de bioplaguicidas para implementar programas mip como un enfoque importante para reducir la dependencia del uso de plaguicidas, se ha destacado el uso del control biológico, junto con métodos físicos, culturales y otros no químicos (Directiva 2009/128/CE) .

Dado que no se dispone de alternativas de control biológico contra muchos insectos plaga y patógenos limitantes que causan grandes pérdidas económicas en la agricultura y la silvicultura, la Unión Europea (ue) decidió estimular el desarrollo de productos de control biológico, mediante la cofinanciación del proyecto Biocomes .

El proyecto inició el primero de diciembre de 2013, terminó el 30 de noviembre de 2017 y contó con una contribución de € 8 .997 .264 de la ue, y un presupuesto total de € 12 .086 .533 . El consorcio estuvo integrado por 13 socios industriales y 14 instituciones de investigación del mismo número de países, quienes trabajaron mancomunadamente en el desarrollo de nuevos bioplaguicidas microbianos (Biocomes, 2014) .

Al final de este proyecto, se espera que los socios de Biocomes hayan desarrollado 11 nuevos bioplagui-cidas para controlar una serie de insectos plaga y

Figura 11.12. Síntomas del mildeo polvoso de las gramíneas, causado por B. graminis en trigo .

de enfermedades importantes en la agricultura, la horticultura y la silvicultura . Además, desarrollarán dos nuevas tecnologías para mejorar la producción de nematodos y virus entomopatógenos .

Algunos de los bioplaguicidas estuvieron disponi-bles a finales de 2017 y otros estarán listos para ser registrados y estar disponibles en el mercado a partir de entonces . Los principales insectos objeto de desarrollo son la polilla gitana (Lymantria dispar), el gorgojo del pino (Hylobius abietis), el minador de la hoja del tomate (T. absoluta), la mosca blanca, los áfidos de los cultivos de árboles frutales y la polilla de la col (Mamestra brassicae) .

Por otro lado, los principales fitopatógenos objeto de control fueron los causantes de volcamiento (damping-off) en viveros forestales (Fusarium spp ., Phytophthora spp ., Rhizoctonia spp . y Pythium spp .); patógenos del suelo que afectan la colza y cereales; Monilinia spp ., que afecta frutos de hueso, y el oídio de los cereales (Blumeria graminis) (Biocomes, 2014) .

Selección de microorganismos biocontroladores de Blumeria graminis

B. graminis es un patógeno biótrofo que causa el mildeo polvoso en gramíneas, incluyendo trigo y cebada (figura 11 .12), algunos de los principales cultivos a nivel mundial (Organización de las Naciones

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Figura 11.10. Selección de un entomopatógeno para el control de las moscas blancas . a . Mosca blanca infectada por L. lecanii; b . T. vaporariorum sobre hojas de tomate; c . Síntoma viral en hojas afectadas por T. vaporariorum en tomate .

Figura 11.11. Control biológico de la polilla guatemalteca de la papa con baculovirus . a . Papa infestada por T. solanivora; b . Aspecto microscópico del granulovirus seleccionado; c . Larvas de color blanquecino y con reducido crecimiento, debido al efecto de baculovirus; d . Producto registrado para el control de T. solanivora en almacenamiento .

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Definición del valor de la tecnología

Los productos biotecnológicos como los bioplaguicidas deben representar una solución costoefectiva para un problema fitosanitario limitante . Para lograrlo, es necesario conocer el valor que tiene la tecnología para sus usuarios potenciales, desde la concepción de la idea hasta su efectiva implementación en condiciones de campo . Conseguirlo requiere el desarrollo de varias etapas, que se describen a continuación .

Fase 1 . Diseño de producto orientado hacia el mercado

Durante el diseño conceptual del producto y desde el inicio de la prueba de concepto, es muy importante incluir a los usuarios finales del futuro bioplaguicida en el centro del proceso de innovación . Se debe conocer al cliente potencial, comprender sus prácticas actuales, identificar las tecnologías competitivas existentes y futuras y proveer al equipo de desarrollo directrices sólidas para enfocar su programa de investigación y desarrollo en las características que debe tener el producto para ofrecer el mayor valor agregado a los usuarios finales de la tecnología .

En esta etapa se desarrolla una vigilancia tecnológica, que es un proceso sistemático y permanente de búsqueda, captación, recolección, análisis y difusión de información pública estratégica en el entorno de la organización, así como del seguimiento y análisis del entorno de los competidores .

También es importante hacer un ejercicio con la metodología Quick Look, para conocer de forma rápida el potencial comercial de cada proyecto de desarrollo de un nuevo bioplaguicida, desde aprender cómo describir la tecnología para alguien que no es experto hasta ver el potencial de mercado y sus recomendaciones para avanzar con el proceso de transferencia .

Segmentación de mercado

No todos los posibles usuarios finales del bioplaguici-da en desarrollo son iguales . Se diferencian en aspectos

como: la intensidad de las plagas (insectos o fitopató-genos), en función de la región y del clima; los méto-dos de producción; la microeconomía de las granjas; su nivel de integración en la cadena de valor; los perfiles socioeconómicos, las maneras en que toman decisiones para la adopción de nuevas tecnologías (adoptadores tempranos frente a seguidores), y muchos más .

En consecuencia, los diversos usuarios finales valorarán de modo diferente las mismas características de una oferta tecnológica . Algunos le atribuirán un mayor peso a la eficacia que a la seguridad, algunos productores exigen que el bioplaguicida pueda ser incorporado directamente en el flujo de trabajo específico de sus operaciones, y en otros prima la sensibilidad al precio del producto . Estas prioridades pueden ser percibidas de forma distinta por otros posibles usuarios de la tecnología .

Para captar la diversidad del mercado, los potenciales usuarios finales del bioplaguicida se agrupan en grupos homogéneos, llamados segmentos (Gavett, 2014) . Un segmento de mercado incluye clientes que atribuirán el mismo valor a las características distintivas del futuro producto .

Por ejemplo, si el producto de biocontrol tiene cinco propiedades técnicas, es decir, 1, 2, 3, 4, 5, cada segmento de clientes podrá clasificar sus preferencias de diferente manera; por ejemplo, uno las priorizará como 2, 3, 1, 5, 4, y otro las catalogará como 3, 5, 4, 2, 1 .

Con una segmentación de mercado, el equipo de investigadores encargados del desarrollo adquiere una comprensión más sutil de los problemas que el productor pretende abordar, y contará con una herramienta práctica para identificar las características importantes que el bioplaguicida debe tener .

Panorama competitivo

El usuario final nunca evaluará el valor del futuro bioplaguicida en términos absolutos, sino en compa-ración con las otras opciones tecnológicas disponi-bles . Para ser adoptado por el mercado, es necesario que el valor creado por el nuevo bioplaguicida, me-

Unidas para la Alimentación y la Agricultura [fao], 2015) . Es considerado el sexto hongo fitopatógeno de mayor importancia (Dean et al ., 2012), ya que la enfermedad es destructiva en todo el mundo, pues en climas favorables afecta toda la superficie foliar y causa la marchitez de las hojas, lo que resulta en pérdidas severas de rendimiento (Liu et al ., 2012) .

El proyecto, liderado por la Universidad de Wageningen, es parte del consorcio Biocomes, tuvo como objetivo desarrollar una solución tecnológica para el control de esta enfermedad e integra también a Agro Plantarum, GAB Consulting, Sekem Energy y Bayer CropScience . Para su desarrollo, en 2014 se colectaron muestras de hojas en cultivos de cereales, pastos y otras especies de plantas afectadas por mildeo polvoso, y se obtuvieron 504, provenientes de los Países Bajos, Alemania y Suecia .

De estas muestras se obtuvieron 1 .237 aislamientos de hongos a partir de pústulas, y 862 de ellos fueron seleccionados con base en los criterios de habilidad para su producción masiva: seguridad, tolerancia al frío y a la sequía y resistencia a luz uvb . Se eligieron los hongos capaces de producir 1 x 105 conidios por caja de Petri, que no crecieran a 36 °C, con capacidad de germinar y crecer a 5 °C, los que germinaron

y crecieron a -7 mPa y -13 mPa (Aw: 0,95 y Aw: 0,91) y los tolerantes a luz uvb, los cuales pudieron crecer después de una exposición de entre 1 W/m2 y 4 W/m2 en siete días .

Se identificaron molecularmente (its y tef) 862 aislamientos, pertenecientes a 121 grupos taxonómicos, y entre ellos el 74 % hacía parte de 20 de los grupos taxonómicos más comunes . Se encontró que el 84,9 % (732) cumplieron todos los criterios, y correspondieron a 86 de los 121 grupos taxonómicos (Köhl, & Rijk, 2016) .

En esta fase de premuestreo (screening) mediante minería de datos al analizar los 86 grupos taxonómicos seleccionados, se encontró que 25 de ellos eran potenciales patógenos, 11 podían ser productores de micotoxinas, uno era patógeno potencial de peces y ninguno estaba protegido por patentes (Köhl, & Rijk, 2016) .

Al realizar un ensayo de eficacia en trigo cv . Julius, sembrado en materas, entre 185 aislamientos evaluados se seleccionaron 10, con los que se obtuvo el menor cubrimiento de las hojas con pústulas de B. graminis. Estos se estudiaron en ensayos de campo a pequeña escala en trigo (figura 11 .13) .

Figura 11.13. Del aislamiento a la selección de potenciales biocontroladores para el control del mildeo polvoso de las gramíneas B. graminis .


185 seleccionados para

bioensayos

732 aislamientos cumplieron todos los criterios

ecofisiológicos

862 aislamientos preseleccionados e identificados

(121 grupos taxonómicos)




2) se elabora una cuidadosa selección de clientes potenciales, en función de la segmentación del mercado, y se les realizan entrevistas en profundidad para probar las hipótesis iniciales y recopilar posibles nuevos elementos; 3) sobre la base de la investigación de campo, se establece y valida la lista definitiva de elementos de valor .

En consecuencia, los elementos de valor del bioplaguicida en desarrollo se comparan con las mejores alternativas que se han seleccionado . Para cada elemento de valor y cada mejor alternativa siguiente, la posición del bioplaguicida se establece como igual, superior o inferior .

Propuesta de valor

Al final de la fase 2, el equipo de desarrollo es capaz de sintetizar todos los elementos de valor que han demostrado ser viables en una propuesta, mediante una ecuación que resume todo el valor creado por las características del bioplaguicida, y resta todos los costos asociados a la compra del producto (en este momento se dispone de una estimación de los costos de producción) y el costo de las aplicaciones (equipos, número de aplicaciones y mano de obra involucrada, entre otros elementos) .

La propuesta de valor se establece para cada segmento de mercado y se definen de forma objetiva las diferencias con las segundas mejores alternativas . En ese punto, esta propuesta del bioplaguicida permite ajustar el mercado potencial por segmentos (Anderson, & Narus, 1999; Anderson et al ., 2006) .

Fase 3 . Estrategia de mercadeo

Con la optimización y validación definitiva de las características del producto, incluyendo su eficacia, seguridad y costo, el equipo de desarrollo está en condiciones de decidir sobre la estrategia de comercialización para lanzar el bioplaguicida en el mercado .

El objetivo de una estrategia de mercadeo es doble: a) optimizar la adopción del bioplaguicida por el mercado, generando ventas a través de la entrega de

valor agregado a los usuarios finales, y b) obtener un retorno justo de la inversión hecha durante el desarrollo de la tecnología .

Segmentación del mercado objetivo

Como se mencionó anteriormente, la propuesta de valor del bioplaguicida varía en función de los segmentos de mercado . Para algunos de ellos el producto podría entregar un valor mucho más alto que para otros, lo que conduce a mayores ingresos y, por lo tanto, a márgenes de ganancia que pueden ser más altos .

Sin embargo, los costos que implica promover y vender el bioplaguicida también varían en gran medida . Por ejemplo, si los clientes de un segmento dado están geográficamente dispersos, sin red de comunicación, el costo de alcanzarlos podría ser mayor que el requerido para llegar a un segmento consolidado y bien organizado . Además, la posición competitiva del bioplaguicida en los diferentes segmentos determinará la capacidad de captar diversos porcentajes del mercado .

Integrando los objetivos de volumen y beneficio, el mercado potencial por segmentos y los recursos disponibles, para el lanzamiento del producto se decide un enfoque dirigido a algunos segmentos específicos . Esta segmentación del mercado objetivo es un paso importante para maximizar la rapidez de la penetración del bioplaguicida en el mercado, concentrar los recursos donde más se justifique su inversión y optimizar la probabilidad de éxito .

Estrategia de mercadeo

Una vez seleccionados los segmentos objetivo, la estrategia de mercadeo para cada uno de ellos se define a lo largo de cuatro líneas: 1) posicionamiento, 2) precio, 3) promoción y 4) lugar (Išoraitė, 2016) .

El posicionamiento permite que la propuesta de valor para los clientes objetivo esté claramente establecida, así como los elementos diferenciales de la segunda mejor alternativa; el precio se determina teniendo en cuenta la elasticidad-precio en el segmento, el precio de las alternativas y el valor agregado . Por su parte, la

nos sus costos, sea superior al de la siguiente mejor alternativa de control a la cual el productor tiene acceso .

Por lo tanto, a partir de la fase 1, el equipo de desarrollo identificará y seleccionará las tecnologías con las que quiere competir, es decir, las mejores alternativas . Esta encuesta incluirá las tecnologías existentes, así como las que están en proceso de desarrollo y que probablemente estarán disponibles en el momento del lanzamiento del nuevo bioplaguicida .

La encuesta, además de abarcar la competencia del mismo tipo de bioplaguicidas, debe hacerlo también con las tecnologías alternativas, incluyendo las emergentes . Por último, es necesario considerar que el panorama competitivo también podría variar de un segmento de mercado a otro .

Cualquier tecnología tiene su propio ciclo de vida, con fases de iniciación, desarrollo, madurez y declive . Con este panorama competitivo, los desarrolladores del nuevo bioplaguicida evaluarán la ventana de oportunidad que tienen a su disposición para lanzar y explotar la tecnología .

Diseño de producto impulsado por el mercado

Al final de la fase 1, el equipo de desarrollo debe tener una idea concreta del bioplaguicida por desarrollar, la cual considera todos los resultados obtenidos en la prueba de concepto .

Por lo tanto, este no solo debe incluir los elementos técnicos, sino también los segmentos de mercado objetivo seleccionados y las tecnologías competitivas con las que se va a comparar el nuevo bioplaguicida . En este punto se establece una estimación aproximada del valor del mercado potencial .

De forma similar a la formulación y validación experimental de hipótesis científicas y técnicas en la fase de viabilidad, al final de la prueba de concepto se elaboran hipótesis sobre la creación de valor para segmentos de mercado específicos, y ventajas diferenciales frente a las tecnologías competitivas . También estarán sujetas a un proceso de validación durante la fase de factibilidad .

Fase 2 . Factores del negocio: propuesta de valor para el cliente

En la fase de factibilidad, el diseño del bioplaguicida establecido al final de la fase de prueba de concepto se convierte en un prototipo en el cual se consideraron los elementos de valor para los segmentos de mercado objetivo y las características diferenciales frente a las mejores alternativas existentes .

Elementos de valor

En esta etapa, las características técnicas del bio-plaguicida en desarrollo, validadas en condiciones experimentales, se traducen en términos de beneficios para los segmentos de mercado objetivo, los cuales a su vez se traducen en valor económico, es decir, lo que valen en términos monetarios para los clientes (Anderson & Narus, 1999; Anderson, Narus, & Van Rossum, 2006) .

La traducción de las características técnicas del bioplaguicida en valor para el cliente se ilustra mediante el siguiente ejemplo . Gracias a una mejora de la formulación, la duración de la actividad de un bioplaguicida se multiplica por un factor de 2 . Como resultado, el número de aplicaciones del producto en campo se reduce de 6 a 3, con un ahorro de US$60 por hectárea . En este caso, la característica técnica es el aumento de la duración de la actividad, el beneficio para el productor es una simplificación de la aplicación de campo y el valor es US$60 por hectárea .

Establecimiento de elementos de valor

La interacción directa del equipo de investigadores responsables del desarrollo del bioplaguicida con los clientes potenciales es un requisito previo para el establecimiento de la lista de elementos de valor del producto .

Se trata de un proceso de tres pasos: 1) el equipo de desarrollo presenta un primer conjunto de elementos de valor potencial de la oferta técnica, basado en información secundaria y en su conocimiento interno;




Conclusiones

La selección de un agente de control biológico para el desarrollo de un bioplaguicida implica el cumplimiento de múltiples etapas, que incluyen el conocimiento del patógeno y la enfermedad que produce, o del insecto plaga y los daños que causa, además del estudio del biocontrolador, del cultivo objeto de control y de las interacciones entre estos y el medio ambiente .

También, en etapas tempranas, se debe realizar el estudio sobre el potencial de mercado del producto que se pretende desarrollar, lo cual exige un conocimiento profundo acerca del nivel tecnológico y socioeconómico de los productores a quienes se dirigirá la tecnología .

Por lo tanto, el desarrollo de bioplaguicidas no puede ser visto solo desde las disciplinas de la fitopatología o la entomología, sino que involucra un trabajo interdisciplinario, que debe tener como foco el valor que este nuevo producto representará para el cliente y para la sociedad .

Agradecimientos

Los autores expresan sus agradecimientos a todo el grupo de trabajo de control biológico del Centro de Investigación Tibaitatá de agrosavia, por su contribución en el desarrollo de los proyectos que dieron origen a los bioplaguicidas mencionados en el presente capítulo .

La contribución de Jürgen Köhl fue respaldada por Biocomes, un proyecto financiado por la Comisión Europea (Subvención 612713) .

promoción se refiere a los medios de comunicación que se desplegarán, y el lugar alude a los canales de distribución para llevar los productos a los usuarios finales .

Proyecciones financieras y plan de implementación

La estrategia de mercadeo conduce al desarrollo de las previsiones de ventas y a la evaluación de los costos operativos para el lanzamiento del bioplaguicida . Las proyecciones de los costos de producción, y eventualmente la definición del capital necesario para el proceso de fabricación, se integran con los costos operativos y de ventas, en un modelo financiero que es fundamental para optimizar el desempeño económico del proyecto . Con este propósito se realizan varias simulaciones del modelo (análisis de sensibilidad), para identificar los principales riesgos y factores de éxito (Samonas, 2015) .

Al final de la fase 3, se elabora un plan de implementación detallado para el lanzamiento del bioplaguicida, acompañado de algunas medidas para mitigar los riesgos identificados .

Fase 4 . Entrada de negocios: entrega de valor

En la última fase, se implementa el plan definido para entregar el valor del bioplaguicida . En esta etapa, el equipo de desarrollo debe prestar atención a dos aspectos primordiales: 1) la documentación final sobre el valor entregado y 2) la selección del modelo de negocio óptimo .

Documentación del valor entregado

En el mercadeo de empresa a empresa, las descripciones sencillas no son suficientes . Los clientes esperan que los proveedores demuestren inequívocamente el valor que entrega la oferta del producto, en las condiciones reales de sus operaciones y con sus propios criterios . Por lo tanto, en la cuarta fase, los desarrolladores de bioplaguicidas tienen que llevar a cabo ensayos de campo diferentes a los que se desarrollan para cumplir con los requisitos reglamentarios .

El objetivo de estos ensayos de campo es demostrar y cuantificar el impacto que la aplicación del bioplaguicida tiene en la microeconomía de las granjas de clientes objetivo . Estas pruebas son costosas y complejas, pues requieren una gran comprensión de los modelos económicos de los clientes .

Selección del modelo de negocio óptimo

Existen diferentes opciones de modelo de negocio para el desarrollador de un bioplaguicida, como se da en el sector de la biotecnología, en el que un determinado producto puede pasar por diferentes empresas o entidades entre el inicio de la prueba de concepto y su comercialización, ya que puede involucrar centros de investigación públicos o privados y grandes corporaciones o multinacionales .

La regla del juego en esta cadena de valor consiste en que, en cada paso, el actor involucrado sea capaz de agregar valor a la tecnología y licenciarla hacia el siguiente actor, mientras se realiza un retorno de la inversión . Existen varios tipos de acuerdos entre dos actores de la cadena de valor, como contratos de investigación, codesarrollo, fabricación o acuerdos de servicios .




Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácarosControl biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros

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